BAJA PERKAKAS

BAJA PERKAKAS

Baja perkakas (tool steel), yang dikenal juga sebagai baja premium, adalah satu jenis baja yang dirancang untuk aplikasi seperti alat memotong baja lain pada mesin perkakas, alat penumbuk (punch), landasan cetak (die), cetakan cor (mold), pisau pemotong, pahat dan alat-alat sejenis. Untuk bisa menjalankan aplikasiaplikasidi atas, baja perkakas harus mempunyai kelebihan dalam hal kekuatan(strength), kekerasan (hardness), kekerasan ketika panas (hot hardness), ketahananterhadap aus (wear resistance), dan keuletan (toughness) terhadap impak (impact).Baja perkakas dibagi menjadi tujuh kelompok berdasarkan aplikasinya, dandengan sendirinya juga berdasarkan komposisinya. AISI (American Iron and SteelInsitute) menggunakan skema klasifikasi yang mengunakan sebuah huruf prefiksuntuk mengidentifikasikan baja perkakas.

KLASIFIKASI BAJA PERKAKAS

 Berikut ini adalah tujuh kelompok tersebut,beserta huruf prefiks dan uraiannya. Sedangkan dalam tabel setelahnya diperlihatkan komposisi kimia beberapa jenis baja paduan yang termasuk dalam baja perkakas.

1.      T, M High-speed tool steels, digunakan sebagai alat potong dalam mesin-mesinpemroses. Dirancang sehingga mempunyai ketahanan tinggi terhadap aus dan tetap mempunyai kekerasan tinggi walaupun dalam keadaan panas.Kode baja perkakas dalam kelompok ini memakai prefiks T kalau mengandung Tungsten, dan memakai prefiks M kalau mengandung Molibdenum.

2.      H Hotworking tool steel, digunakan untuk aplikasi cetakan (dies) yangdioperasikan dalam keadaan panas, seperti penempaan (forging), ekstrusi,dan cetakan pada pengecoran. Prefiks H untuk hot.

3.      D Cold-work tool steels, adalah baja untuk aplikasi cetakan (dies) yangdioperasikan dalam keadaan dingin, seperti pekerjaan pres terhadaplembaran baja, ekstrusi dingin, dan beberapa operasi penempaan (forging).Prefiks D untuk die. Kelompok ini berhubungan erat dengan kode AISI yang memnggunakan prefiks A dan O. Prefiks A untuk air hardening (pengerasanyang pendinginannya mengunakan udara, dan prefiks O untuk oil hardening(pengerasan yang pendinginannya mengunakan oli). Kelompok inimempunyai kelebihan dalam ketahanan terhadap aus, dan rendahnya distorsi.

4.      W Water hardening tool steels, mempunyai kandungan karbon yang tinggi,dengan sedikit (atau tidak ada sama sekali) elemen lain yang dipadukan. Baja kelompok ini hanya bisa diperkeras dengan cara pencelupan cepat ke dalam air. Baja jenis ini dipakai secara luas karena biayanya rendah, tapi penggunaannya terbatas hanya pada aplikasi bertemperatur rendah. Prefiks W untuk water.

5.      S Shock-resistant tool steels, ditujukan untuk aplikasi dimana diperlukankeuletan (toughness) yang tinggi, seperti pada operasi shearing pada logamlembaran, punching dan bending.

6.      P Mold steels, digunakan untuk aplikasi cetakan yang digunakan untuk mencetak plastik dan karet.

7.      L Low-alloy tool steels, kelompok ini berisi bermacam baja perkakas untukaplikasi khusus.

UNSUR PADUAN DAN PENGARUH PADUAN

Biasanya baja perkakas mengandung unsur carbon antara 0,5%-1,4% ,Disamping unsure rahasia perusahaan yang hanya biasa diketahui dengan uji komposisi kimia ,biasanya baja perkakas mengandung unsure:

1.      Carbon(C)

·         Karbon merupakan unsur 'pengeras utama' pada baja. Jika kadar Carbon ditingkatkan maka akan meningkatkan kekuatannya akan tetapi nilai impact baja tersebut akan menurun

·         Merupakan paduan utama dan pengaruhnya sangat besaar pada baja dengan membentuk karbida Fe3C/simentit yang keras

·          Penambahan prosentase karbon akan meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja tetapi sifat elastis ,kemampuan baja untuk di tempa dan di las menurun begitu juga machinibilitynya

·          Kadar karbon tidak mempengaruhi pada daya tahan korosi terhadap air,asam dan gas

2.      Silikon(Si)

·         Unsur ini akan selalu ada dalam baja karena bijih besi selalu mengandung silicon  Pada baja maksimal 0,35%

·         Menaikan sifat mekanik

·         Menaikan pada ketahanan tarhadap unsur kimia (14% Si) tapi sifatnya menjadi kaku

3.      Krom(Cr)

·         Membentuk karbida(tergantung perlakuan dan kadarnya)

·         Meningkatkan temperatur austenisasi

·         Meningkatkan ketahann korosi

·         Meningkatkan mampu keras

·         Meningkatkan kekuaatanya dan kekerasan

·          Meningkatkan ketahanan aus

Jadi unsure Cr berfungsi untuk meningkatkan mampu las dan mampu panas baja.Kekuatan tarik, ketangguhan serta ketahanan terhadap abrasi juga bisa meningkat. Bisa juga meningkatkan hardenabilyti material jika mencapai kandungan 50%.

4.      Mangan(Mn)

·         Berperan meningkatkan kekuatan dan kekerasan

·         Menurunkan laju pendinginan kritik

·         Meningkatkan ketahanan abrasi

·         Memperbaiki kualitas permukaan

·         Mengikat Sulfur (S) sehingga memperkecil terbentuknya sulfide besi (FeS) yang dapat menimbulkan rapuh panas (hot shortness

Mangan juga berperan menurunkan laju pendinginan sehingga mampu meningkatkan mampu keras baja dan kekuatan terhadap tahanan abrasi. Hal ini dikarenakan mampu mengikat belerang yang mampu memperkecil terbentuknya sulfida besi yang bisa menyebabkab abrasi (HOT-Shortness) dapat diminimalkan.

5.      Molibden(Mo)

·         Sangat besar pengaruhnya terhadap sifat mampu keras dibanding unsur lain

·         Menaikkan kekuatan, kekerasan

·         Dikombinasikan dengan krom dan nikel akan menghasilkan titik luluh dan kekuatan tarik yang tinggi

·         Mempunyai kecenderungan yang tinggi untuk membentuk karbida

·         Menurunkan kepekaaan terhadap temper embrittlement

·         Meningkatkan kadar kekerasan,ketangguhan,keuletan,ketahanan baja terhadap temperatur yang tinggi. Mo juga bisa menurunkan temper embritment.

6.      Vanadium(V) )

·         Memeberikan pengaruh positf terhadap kekuatan tarik, kekuatan dan kekerasan pada tmperatur tinggi seta meningkatkan batas mulur juga.
Biasanya digunakan untuk perkakas kontruksi yang akan menerima tegangan tinggi

·         Menaikkan titik luluh dan kekuatan

·         Pembentuk karbida yang kuat dan stabil

·         Penambahan sedikit Vanadium menaikkan kekerasan pada temperatur tinggi dan mengurangi pertumbuhann butir.

C, Mn dan Ni merupakan unsur-unsur penyetabil austenite, sedang Si, Cr, Mo,W dan Al merupakan unsur-unsur penyetabil ferit.Ti, Nb, Cr, W, Mo, V, Ta, Zr merupakan unsur-unsur pembentuk karbida.Proses perlakuan panas yang berbeda akan menghasilkan struktur mikro yang berbeda pula.Struktur mikro yang akan ada pada baja akibat proses perlakuan panas adalah ferit, sementit, perlit, bainit, martensit dan karbida.

KARAKTERISTIK BAJA PERKAKAS

1.      Nondeforming property
• Perkakas biasanya dikeraskan dengan laku panas
• Pada pemanasan dan pendinginan baja akanmengalami pemuaian dan penyusutan mengakibatkan perubahan bentuk dan ukuran mungkin juga terjadi distorsi atau retak
• Nondeforming property baik tidak banyak mengalami perubahan bentuk dan dimensi
• Perkakas yang kompleks atau yang mempunyai perbedaan penampang yang drastis harus mempunyai sifat nondeforming yang baik
• Biasanya air-hardening mempunyai sifat nondeforming yang baik

2.      Deep of hardening
• Perkakas sering kali memerlukan kekerasan pada seluruh penampang
• Dalamnya penetrasi kekerasan ini berkaitan dengan hardenability
• Semua unsur paduan, kecuali cobalt, menaikkan hardenability
• Bila diperlukan kekerasan sampai ke bagian dalam maka dipilih high alloy steel (deep hardening)
• Shallow hardening steel, seperti group W, group F,dan beberapa group P harus diquench dengan air

3.      Toughness
• Ketangguhan didefinisikan sebagai kemampuan menahan beban tanpa menjadi patah, bukan kemampuan menyerap energi selama deformasi
• Perkakas biasanya harus kaku (rigid), tidak boleh terjadi deformasi plastic sedikitpun
• Perkakas dengan kadar karbon rendah dan medium (group S dan H) akan mempunyai ketangguhan paling baik, karenanya dikelompokkan dalam shock resisting tool steel
• Shallow hardening steel dengan inti yang tangguh dan lunak dianggap mempunyai ketangguhan baik
• Cold-work tool steel, yang kadar karbonnya tinggi, cenderung agak getas dan

dikatakan ketangguhannya rendah

4.      . Wear resistance
• Didefiniskan sebagai ketahanan terhadap abrasi atau ketahanan terhadap kehilangan toleransi dimensi
• Dimiliki oleh semua baja perkakas tetapi ada beberapa baja perkakas yang sangat baik sifat tahan ausnya terutama yang mengandung partikel-partikel karbida yang tak larut
• Wear resistance teruatama dibutuhkan oleh perkakas potong bermata tunggal

5.      Red-hardness
• Disebut juga hot-hardness, dikatakan sebagai kekerasan pada temperatur tinggi
• Red-hardness banyak berkaitan dengan ketahanan terhadap tempering pada baja
• Sifat ini diperlukan pada perkakas potong kecepatan tinggi dan perkakas untuk hot-working
• Unsur paduan carbide former, seperti chromium, tungsten, molybdenum sangat memperbaiki sifat ini
• Baja dengan kandungan unsur-unsur tersebut dalam jumlah banyak akan memiliki sifat red-hardness yang sangat baik

6.      Machinability
• Kemampuan suatu bahan untuk dipotong dan menghasilkan permukaan yang halus
• Faktor yang berpengaruh: kekerasan pada kondisi anealed, strukturmikro dan banyaknya karbida
• Baja perkakas lebih sulit dimachining dibandingkan dengan baja konstruksi
• Carbon tool steel (group W) mempunyai machinability paling baik diantara baja perkakas
• Machinability dan workability menurun dengan makin tingginya kadar karbon dan paduan
• Unsur pembentuk karbida yang kuat seperti chromium, vanadium dan molybdenum membentuk sejumlah besar partikel karbida sesudah annealing sehingga baja sulit dimachining

7.      Resistance to decarburization
• Keluarnya karbon dari baja yang terjadi selama baja dipanaskan (heat treatment) diatas 700 oC
• Jika terjadi decarburasi maka kekerasan yang diharapkan tidak akan tercapai
• Dekarburasi dapat dicegah dengan beberapa cara perlindungan (misal pemanasan pada protective atmosphere)
• Perkakas dengan desain yang kompleks dan tidak dapat digrinding setelah pengerasan tidak boleh mengalami decarburasi
• Shock-resisting tool steel paling jelek, hot-work tool steel agak baik dan carbon tool steel paling baik ketahanan terhadap decarburasi

KODEFIKASI BAJA PERKAKAS

APLIKASI BAJA PERKAKAS

Baja perkakakas seperti alat memotong baja lain pada mesin perkakas, alat penumbuk (punch), landasan cetak (die), cetakan cor (mold), pisau pemotong, pahat dan alat-alat sejenis.

DAFTAR PUSTAKA

1.      Tool Steel, http://staff.ui.ac.id/internal/131845374/material/TOOLSTEEL-6.pdf

2.      Material Teknik, http://www.assabindonesia.com/bahasa/print/2417_IND_Print.htm